用电阻降低电压

我一直在寻找一种将12V转换为5V的简便方法。我见过有人说，只需要一个简单的电阻器即可。

因此，施加电阻会降低电路的电压。这意味着可以将适当大小的电阻器简单地放置在12V电路的路径中，并将其转换为5v。

• 如果是这种情况，如何降低安培数？
• 串联与并联在这方面会有所不同吗？

我见过包含稳压器IC和一些电容器的设计，但是如果简单的电阻器/保险丝/二极管设置可以解决问题，我真的会更喜欢。

有几种方法可从12V电源获得5V电压。每种方法都有其优点和缺点，因此我草拟了5条基本电路来说明它们的优缺点。

• 电路1是一个简单的串联电阻-就像一个“有人”告诉您的那样。

它可以工作，但只能在一个负载电流值下工作，并且浪费了大部分电源。如果负载值发生变化，则由于没有调节，电压将发生变化。但是，它将在输出短路中幸存下来，并保护12V电源不会短路。

• 电路2是一个串联的齐纳二极管（或者您可以使用多个串联的普通二极管来弥补电压降-例如12个硅二极管）

它的工作原理是，但绝大部分功率由齐纳二极管耗散。不是很有效！另一方面，如果负载发生变化，则可以提供一定程度的调节。但是，如果将输出短路，则齐纳二极管将释放出魔幻的蓝色烟雾。一旦齐纳二极管损坏，这种短路也可能损坏12V电源。

• 电路3是串联晶体管（或发射极跟随器）-示出了结型晶体管，但可以使用MOSFET作为源极跟随器来构建类似版本。

它的工作原理是，但大部分功率必须由晶体管耗散，并且不是短路保护。像电路2一样，您最终可能会损坏12V电源。另一方面，由于晶体管的电流放大作用，调节将得到改善。齐纳二极管不再需要承受全部负载电流，因此可以使用更便宜/更小/更低功率的齐纳二极管或其他参考电压器件。该电路实际上比电路1和2效率低，因为齐纳及其相关电阻需要额外的电流。

• 电路4是一个三端稳压器（IN-COM-OUT）。这可能代表专用的IC（例如7805）或由运算放大器/晶体管等构建的分立电路。

它的工作原理是，但设备（或电路）的功耗必须大于提供给负载的功率。它比电路1和2效率更低，因为额外的电子设备会消耗更多电流。另一方面，它可以承受短路，因此对电路2和3也有改进。它还限制了短路条件下的最大电流，从而保护了12v电源。

• 电路5是降压型调节器（DC / DC开关调节器）。

它的工作原理是，但由于设备的高频开关特性，输出可能会有点尖峰。但是，它非常有效，因为它使用存储的能量（在电感器和电容器中）来转换电压。它具有合理的电压调节和输出电流限制。它将承受短路并保护电池。

这5个电路都可以工作（即，它们都在负载上产生5V电压），并且各有利弊。在保护，法规和效率方面，有些工作要比其他工作好。像大多数工程问题一样，这是在简单性，成本，效率，可靠性等之间进行权衡的结果。

关于“恒定电流”-您不能在负载可变的情况下获得固定（恒定）电压和恒定电流。您必须选择-恒定电压或恒定电流。如果选择恒定电压，则可以添加某种形式的电路以将最大电流限制为一个安全的最大值-例如在电路4和5中。

如果始终通过电阻发送完全相同的电流，则电阻只能提供固定的电压降。您只需根据电流量选择电阻，使其下降7V。

但是大多数负载并非始终具有完全相同的电流，因此这种方法在实践中很少有用。对于非常低的电流负载（例如，高达50 mA），线性稳压器将产生固定的输出电压，响应负载电流的变化变化很小。对于更高的电流，降压型开关稳压器将执行相同的操作，但是具有更高的功率效率。

这很大程度上取决于您为什么要尝试降低电压，以及负载是否正在变化。要从@Matthijs窃取图片，

您要总体上降低电压的电路在U2反射的点之间。如果该电路消耗电流，则需要在方程式中加以考虑。更糟糕的是，如果电路汲取的电流发生变化，那么电压U2也会变化！

有时，您可以使用分压器降低电压，但是有时需要使用某种稳压器。

正如其他人提到的，您可以使用两个电阻的分压器，但是如果负载电流改变，分压器的输出也会改变。

您仍然可以使用分压器，并通过在分压器的输出端添加一个缓冲区来解决此问题。（对您而言）最简单的方法是使用配置为缓冲器的运算放大器：

^{模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

运算放大器具有非常高的输入阻抗，因此不会使分压器负载。

如果您不想使用运算放大器，也可以通过将源极跟随器（MOSFET）或发射极跟随器（BJT）用作缓冲器来实现。但是，如果使用源极或发射极跟随器，则在偏置时必须格外小心。

可以使用分压器降低电压。它使用两个电阻来“分压”电压，如下图所示。

分压器将完成这项工作。如果在电源路径中放置一个电阻，则它将仅设置电流而不是电压。

根据您的电流要求，您可以选择电阻器并将其配置为分压器。